길이센서가 없는 보급형 AML 개발을 통한 카고-크레인의 방호장치 연구

Abstract

카고 크레인(차량 탑재형 이동식 크레인)이 국산화 되어 산업 현장에 투입 된지 약35년이 지났다. 그 기간 동안 벤치마킹 대상이었던 일본산 제품보다 성능이 우수한 국산 크레인들이 개발되어 현재는 국내산 제품만이 국내시장을 점유하고 있으며, 건설 및 일반산업 전반에 걸쳐 크레인이 투입되고 있다. 그러나 등록 대수가 많은 만큼 사고도 많아 2011~2016년 사이 이동식 크레인 전체사고 53건 중 36건이 카고 크레인 관련 사고로, 이는 전체 사고의 68%에 해당된다. 이에 대해 안전기관 및 정부기관에서는 크레인 방호장치 규제강화 및 정기적인 안전검사, 차량연식제한 등을 시행 및 준비하고 있으며, 특히 크레인 방호 장치 관련하여 AML(Auto Moment Limiter)을 기본 장착으로 하는 방안을 법제화 중에 있다. AML은 기복 각도나 붐의 길이에 따라 정격하중이 변화하는 크레인에는 반드시 설치되어야하는 장치이나, 그간 규정이 명확하지 않아 정격하중의 1.1배 인양에 대한 작업을 방지하는 장치도 허용이 되어 왔었다. 카고 크레인에 설치 가능한 상용 AML은 압력센서 방식과 로드셀 방식으로 크게 분류를 할 수 있으나, 기본적으로 사용되는 부속들은 압력센서와 로드셀 외에 모니터, 길이센서, 각도센서, 콘트롤러, 삼색등으로 거의 유사한 구조를 갖고 있다. 상용 AML은 기본적인 알고리즘이 붐의 길이를 측정하는 데에 길이센서를 사용하기 때문에 제조원가가 높아진다는 것도 있지만 길이센서의 내구성이 떨어지는 단점도 갖고 있다. 이러한 단점 때문에 기존 고객들은 굳이 AML을 선택하지 않고 저렴한 과부하인양 방지장치를 설치하여 사용하기도 한다. 그러나 AML 설치가 법제화 되어 제조원가의 5% ~ 15%를 차지하는 AML을 의무적으로 설치하게 된다면, 생산자는 원가가 올라 판가를 올릴 수밖에 없게 되며 그에 따른 소비 위축에 의해 매출이 감소하게 될 것이고, 소비자는 가격이 인상된 장비를 구입해야 하므로 경제적인 부담을 갖게 될 것이다. 생산자, 소비자 모두 경제적인 어려움을 겪게 되는 것이다. 이에 본 연구에서는 제조원가가 낮고 내구성이 우수한 보급형 AML의 개발을 위하여 하자율이 높지만 기본 구성품으로 설치하고 있는 길이센서를 삭제하고 알고리즘을 단순화한 저가형 콘트롤러로 구성되는 보급형 AML의 개발과 길이센서 대체를 위한 압력변화와 인양능력의 상관관계를 연구하여, 소비자와 생산자가 경제적으로 모두 만족하고 신뢰하며 사용할 수 있는 보편적인 카고 크레인용 방호장치를 만들 수 있는 기반이 되고자 한다.